Unbend verbessert Bildkorrektur in der Kryo‑Elektro‑Mikroskopie

Hintergrund

Ein neues Software‑Tool namens Unbend erweitert die Möglichkeiten der Bildkorrektur in der Kryo‑Elektro‑Mikroskopie. Das Programm baut auf dem bereits bekannten Unblur‑Algorithmus auf und adressiert zusätzlich lokale Biegungen und Verzerrungen von Proben, die durch die hochenergetische Elektronenstrahlung entstehen.

Methodik

Unbend verwendet ein 3‑dimensionales kubisches B‑Spline‑Modell, um lokale Verformungen zu beschreiben. Das Tool ist in die Bildverarbeitungssoftware cisTEM integriert und bietet ein neues Panel zur Visualisierung lokaler Bewegungen. Entwickler haben das Verfahren an Filmsequenzen verschiedener in‑situ‑Proben getestet, darunter ganze Zellen, Lamellen und Zelllysate.

Ergebnisse

Bei der Analyse von Mikrographen zeigte sich, dass das Signal‑zu‑Rausch‑Verhältnis der detektierten Ribosomen‑Untereinheiten um 3–8 % steigt, wenn Unbend anstelle einer Vollbild‑Ausgerichtung verwendet wird. Gleichzeitig erhöhte sich die Anzahl der erkannten Teilchen in einigen Fällen um bis zu etwa 300 %.

Erweiterte Untersuchungen

Forscher verarbeiteten zudem Montage‑Mikrographen, um Bewegungsmuster über ein ganzes Präparat hinweg zu untersuchen. Die Ergebnisse offenbarten erhebliche Unterschiede im Ausmaß der Verzerrungen innerhalb derselben Probe, was auf einen komplexen, bislang nicht vollständig verstandenen Mechanismus hindeutet.

Diskussion

Die Autoren betonen, dass die verbesserte Bildkorrektur die Auflösung von Strukturen in der Kryo‑Elektro‑Mikroskopie weiter erhöhen könne und damit neue Einblicke in zelluläre Prozesse ermögliche. Die Möglichkeit, lokale Biegungen zu modellieren, stellt einen bedeutenden Fortschritt gegenüber rein globalen Korrekturalgorithmen dar.

Ausblick

Weitere Tests mit unterschiedlichen Probentypen und höheren Auflösungsanforderungen sind geplant, um das Potenzial von Unbend für die strukturelle Biologie umfassend zu bewerten.Dieser Bericht basiert auf Informationen von eLife, lizenziert unter Creative Commons BY 4.0 (Open Access). Wissenschaftliche Inhalte, offen zugänglich.